DE10123519A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung des Spannungsniveaus an hochdynamischen induktiven Stellgliedern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung elektromagnetischer Verbraucher (5, 6, 7) eines Bordnetzes (1), welches eine Spannungsquelle (2) und ein Steuergerät (3) enthält, das die elektromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) über disen zugeordnete Schalter (11, 11, 12) ansteuert. Die bei Abschaltung eines oder mehrerer der elektromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) vorhandene induktive Energie wird zur Spannungsanhebung beim Einschalten der übrigen der elektromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) eingesetzt oder bei Überschreiten einer erhöhten Einschaltspannung eines elektrischen Aktuators (9) über Schaltelemente (20, 21, 22, 23; 30, 33, 34) in das Bordnetz (1) eingespeist.

Description

Technisches Gebiet

Für Anwendungen an Kraftfahrzeugen ist zukünftig der Einsatz von elektromagnetisch bzw. elektrohydraulisch betätigten Ventilen in Sicht. Mit solchen Ventilen lassen sich zum Beispiel die Einspritzventile einer luftverdichtenden Verbrennungskraftmaschine ansteu­ ern. Zur Erzielung einer hohen Stelldynamik wird zum Öffnen und teilweise auch zum Schließen eine hohe Spannung benötigt. Diese hohe Spannung wird bislang von zusätzlich benötigten Spannungswandlern aus kleineren jedoch vorhandenen Spannungsnetzen gene­ riert.

Stand der Technik

DE 37 02 680 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltung zur Ansteuerung von elektromagnetischen Verbrauchern. Es wird ein Verfahren zur Ansteuerung von elektro­ magnetischen Verbrauchern mit mindestens einer Magnetspule, insbesondere von magne­ tisch betätigbaren Einspritzventilen über mindestens einen steuerbaren Schalter vorge­ schlagen. Nach Abschaltung eines elektromagnetischen Verbrauchers vorhandene indukti­ ve Energie der stromdurchflossenen Magnetspule des elektromagnetischen Verbrauchers wird für den Einschaltvorgang eines elektromagnetischen Verbrauchers verwendet. Außer­ dem wird eine Schaltung zur Ausführung des Verfahrens geschaffen, die sich dadurch aus­ zeichnet, daß mindestens ein mit einem elektromagnetischen Verbraucher verbundener Kondensator zur Zwischenspeicherung der bei Abschaltung des elektromagnetischen Ver­ brauchers in dessen Magnetspule vorhandenen induktiven Energie vorgesehen ist.

DE OS 44 19 240 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines elektromagneti­ schen Verbrauchers. Bei dieser Vorrichtung wird die beim Abschalten freiwerdende Ener­ gie in einen Kondensator gespeichert. Dabei wird die beim Übergang von einem Haltestrom auf den Strom Null freiwerdende Energie in einen Kondensator umgeladen. Die beim Übergang vom Anzugsstrom auf den Haltestrom freiwerdende elektrische Energie geht bei dieser Einrichtung verloren.

DE 195 39 071 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines elek­ tromagnetischen Verbrauchers. Die Vorrichtung umfaßt ein erstes Schaltmittel, das zwi­ schen einem ersten Anschluß einer Versorgungsspannung und einem ersten Anschluß we­ nigstens eines Verbrauchers angeordnet ist, ferner zweite Schaltmittel, die zwischen einem zweiten Anschluß eines zugeordneten Verbrauchers und dem zweiten Anschluß der Span­ nungsversorgung angeordnet sind. Beim Übergang von einem ersten höheren Stromwert auf einen zweiten niedrigeren Stromwert wird die freiwerdende Energie in einem Spei­ chermittel gespeichert.

Darstellung der Erfindung

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist eine Spannungsversorgung darstell­ bar, mit welcher die Einschaltspannung von induktiven Stellgliedern zum Beispiel zur Ein- und Abschaltung von Ventilen zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen erfolgen kann, wobei eine gegenseitige Spannungserhöhung zum Schalten der einzelnen induktiven Stellglieder erzielbar ist. Bei Abschaltung eines als Schalter mit kurzen Schalt­ zeiten dienenden Transistors erfolgt der Aufbau einer Überspannung im induktiven Stell­ glied, die über eine Diode in einen Kondensator geleitet wird. Die im Kondensator gespei­ cherte Spannung erhöht die Betriebsspannung entsprechend, so daß für das folgende in­ duktive Stellglied bei Einschaltung des dieses ansteuernden Transistors eine höhere Span­ nung zur Verfügung steht. Aufgrund der höheren Spannung schaltet das Ventil schneller durch.

Der als Schalter mit kurzen Schaltzeiten bevorzugt eingesetzte Transistor kann im ein- und ausgeschalteten Zustand getaktet werden, solange gewährleistet ist, daß der Abfallmindest­ strom am induktiven Stellglied nicht unterschritten wird bzw. der Mindesteinschaltstrom überschritten bleibt. Zwischen diesen Stromwerten ist der Transistor entsprechend zu re­ geln.

Reicht die durch das Abschalten eines induktiven Stellgliedes im Kondensator erzeugte Überspannung nicht aus, so können durchaus auch mehrere schaltende induktive Stellglie­ der parallel zur Spannungsanhebung auf einen oder mehrere Kondensatoren geschaltet werden. Bei Abschaltung eines induktiven Stellgliedes ohne daß der Transistor leitend ist und Auftreten einer Spannung oberhalb der erhöhten Einschaltspannung der Stellglieder, kann diese über eine Diode abgeführt werden, ohne daß das induktive Stellglied Schaden nimmt.

Fällt die Spannung oberhalb der erzeugten Einschaltspannung wieder auf ein Spannungsni­ veau ab, auf dem die Diode nicht leitet, teilt sich die im Kondensator gespeicherte Reste­ nergie auf die verbleibenden, in Reihe geschalteten induktiven Stellglieder und Dioden auf.

In einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann eine Abführung der Abschaltenergie induktiver Stellglieder in ein Bordnetz zum Beispiel eines Kraftfahrzeuges über einen Analogschalter erfolgen. Bei abgeschaltetem als Schalter mit kurzen Schaltzeiten eingesetzten Transistor und nicht über den Transistor aktiviertem in­ duktiven Stellglied, kann die Abschaltenergie des induktiven Stellgliedes anstatt in einen Kondensator durch Aktivierung des Analogschalters über einen Treiber in das Bordnetz zurückgespeist werden. Sobald der Transistor wieder aktiviert wird, wird der Analog­ schalter abgeschaltet, so daß die andernfalls ins Bordnetz eingespeiste Abschaltenergie beim Schalten induktiver Stellglieder in Kondensatoren geleitet wird, so daß eine Span­ nungsreserve für induktive Stellglieder zur Verfügung steht und diese schneller aktiviert, d. h. durchgeschaltet werden können.

Beim Schalten induktiver Stellglieder auftretende Spannungserhöhungen können mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung sowohl im Kondensator gespeichert und zur Durchschaltbeschleunigung genutzt als auch in das Bordnetz eingespeist werden.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild von induktiven Stellgliedern mit über ein Steuergerät anzu­ steuernden Transistoren,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsvariante,

Fig. 3 ein Blockschaltbild mit einer Schaltdiode zur Einspeisung von Spannungsspit­ zen ins Bordnetz und

Fig. 4 ein Blockschaltbild mit einem Analogschalter zur Abführung der Abschalt­ energie.

Ausführungsvarianten

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild mit induktiven Stellgliedern mit über ein Steuergerät an­ zusteuerndem Transistor.

In einem eine Spannungsquelle 2 aufweisenden Bordnetz 1, zum Beispiel eines Kraftfahr­ zeuges, ist ein Steuergerät 3 aufgenommen, welches z. B. einen Mikrocontroller 4 umfaßt. Elektromagnetische Verbraucher in Gestalt einer 1. Aktuatorstufe 5 einer 2. Aktuatorstufe 6 sowie einer 3. Aktuatorstufe 7 können zum Beispiel die Einspritzventile an einer luftver­ dichtenden Verbrennungskraftmaschine oder auch als andere Aktuatoren ausgebildet sein. Die 1. Aktuatorstufe 5, die 2. Aktuatorstufe 6 sowie die 3. Aktuatorstufe 7 stehen jeweils über Eingangsdioden 8 mit dem Bordnetz 1 in Verbindung, dessen Versorgungssspannung durch die Spannungsquelle 2 gestellt wird. Jeder der Aktuatorstufen 5, 6 und 7 ist ein elek­ trisches Ventil in Gestalt beispielsweise einer stromdurchflossenen Magnetspule zugeord­ net. Bei diesen Aktuatoren kann es sich zum Beispiel über schnellschaltende elektroma­ gnetische Ventile, Steller oder auch um Magnetspulen handeln. Ferner umfaßt jede der Aktuatorstufen 5, 6 und 7 einen Schalter mit kurzen Schaltzeiten, zum Beispiel einen Tran­ sistor (Feldeffekttransistor), der mit dem Steuergerät 3 vor jeweils einer Ansteuerleitung 13 bzw. 14 bzw. 15 in Verbindung steht. Ferner ist in jedem der Aktuatorstufen 5, 6 und 7 der elektromagnetischen Verbraucher eine Diode 16 aufgenommen, die nur in eine Richtung durchgängig ist, demzufolge in die andere Richtung sperrt.

In der Schaltungsvariante gemäß Fig. 1 ist jedem elektromagnetischen Verbraucher in Gestalt einer Aktuatorstufe 5, 6 oder 7 ein Speicherelement für induktive Energie wie zum Beispiel ein Kondensator 17, 18 oder 19 zugeordnet.

Mit der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltungsanordnung kann eine Spannungsversorgung geschaffen werden, welche die Einschaltspannung von induktiven Stellgliedern wie zum Beispiel der elektrischen Aktuatoren 9 (stromdurchflossene Magnetspulen) bei Ein- und Ausschalten durch gegenseitige Hochspannungserzeugung signifikant erhöht.

Der elektrische Aktuator 9 des 1. elektromagnetischen Verbrauchers in Gestalt einer Ak­ tuatorstufe 5 wird über die Spannungsquelle 2 im Bordnetz 1 und über die Eingangsdiode 8 versorgt. Über den vorzugsweise als Transistor beschaffenen schnellschaltenden Schalter ist der elektrische Aktuator 9 gegen Masse geschaltet. Bei Ansteuerung des Transistors 10 über die zugehörige Ansteuerleitung 13 vom Steuergerät 3 wird ein Stromfluß durch den elektrischen Aktuator 9 z. B. einer Magnetspule erzeugt. Wird der Transistor 10 vom Steu­ ergerät 3 entsprechend der dort eingestellten Taktung über die Ansteuerleitung 13 abge­ schaltet, baut der induktiv wirkende elektrische Aktuator 9 eine Überspannung auf, welche über die Diode 16 in den Speicher 18 (zum Beispiel ein Kondensator) abgeleitet wird. So­ mit steht für das in der weiteren Aktuatorstufe 6, d. h. dem weiteren elektromagnetischen Verbraucher eine größere Spannung als die in der Spannungsquelle 2 des Bordnetzes 1 herrschende Spannung zur Verfügung. Beim Einschalten des Transistors 11 des weiteren elektromagnetischen Verbrauchers, d. h. der 2. Aktuatorstufe 6 über den dieser zugeordne­ ten Transistor 11 kann der elektrische Aktuator 9 in der 2. Aktuatorstufe 6 aufgrund der erhöhten Einschaltspannung schneller durchgeschaltet werden.

Der als schnellschaltender Schalter fungierende Transistor kann im ein- und ausgeschalte­ ten Zustand getaktet werden, solange nicht der Abfallmindeststrom eines als stromdurch­ flossene Magnetspule beschaffenen elektrischen Aktuators unterschritten bzw. dessen Mindesteinschaltstrom überschritten wird. Die Taktung kann aufgrund der technischen Daten des elektrischen Aktuators 9 und der über das Steuergerät 3 gemessenen Spannung berechnet werden. Aufgrund dieser berechneten Werte kann das Tastverhältnis entspre­ chend eingestellt und geregelt werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsvariante einer Schaltung zur Erhöhung der Einschaltspannung induktiver Stellglieder.

Gemäß des Blockschaltbildes in Fig. 2 sind anstelle von Eingangsdioden 8 zu jedem der elektromagnetischen Verbraucher 5, 6 oder 7 in Gestalt von Aktuatorstufen Schaltelemente 20, 21, 22 und 23 vorgesehen, welche als Z-Dioden ausgeführt sind, deren Zenerspannung die Spannungsüberhöhung zu der Versorgungsspannung 2 festlegen.

Das Bordnetz 1 gemäß Fig. 2 enthält analog zum Blockschaltbild gemäß Fig. 1 eine Spannungsquelle 2 sowie ein Steuergerät 3, welches zum Beispiel unter anderem einen Mikrocontroller 4 umfaßt. Vom Steuergerät 3 erstrecken sich Ansteuerleitungen 13, 14 und 15 zu den vorzugsweise als Transistoren ausgebildeten Schaltelementen 10, 11 und 12 der einzelnen elektromagnetischen Verbraucher 5, 6 oder 7. Jeder der elektromagnetischen Verbraucher 5, 6 oder 7 in Gestalt von Aktuatorstufen enthält einen elektrischen Aktuator 9, dem eine Sperrdiode 16 parallelgeschaltet ist. Bei entsprechender Ansteuerung durch das Steuergerät 3 wird durch den Transistor 10 im elektromagnetischen Verbraucher 5 ein Stromfluß durch den elektrische Aktuator 9 hervorgerufen. Bei Abschaltung des Transistors 10 des elektrischen Verbrauchers 5 baut der induktiv wirkende elektrische Aktuator eine Überspannung auf, die über die parallelgeschaltete Diode 16 und der elektrische Ak­ tuator 10 des weiteren elektromagnetischen Verbrauchers 6 und den leitenden Transistor 11 des elektromagnetischen Verbrauchers 6 abgebaut wird. Somit steht für den elektrischen Aktuator 9 in dem weiteren elektromagnetischen Verbraucher 6 eine erhöhte Spannung, verglichen mit der von der Spannungsquelle 2 im Bordnetz 1 erzeugten Spannung zur Ver­ fügung. Beim gleichzeitigen oder etwas vorzeitigen Einschalten des als Transistor vor­ zugsweise ausgebildeten Schalters 11 im weiteren elektromagnetischen Verbraucher 6 vor Abschaltung des Transistors 10 im diesen vorgeordneten elektromagnetischen Verbraucher 5 schaltet der elektrische Aktuator 9 im 2. elektromagnetischen Verbraucher 6 aufgrund der erhöhten Spannung schneller durch.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild entnehmbar mit einer Verbindung der elektromagnetischen Verbraucher untereinander.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß jedem der elektrischen Aktuatoren 9 in den elektromagnetischen Verbrauchern 5, 6 oder 7, d. h. der 1. 2. oder 3 Aktuatorstufe zwei Sperrdioden 16 zugeordnet sind, die jeweils mit unterschiedlichen, die elektrischen Ak­ tuatoren 9 miteinander verbindenden Parallelschaltzweigen 24, 25 bzw. 26 verbunden sind. Analog zum Blockschaltbild gemäß der Darstellung in Fig. 2 umfaßt das Bordnetz 1 eine Spannungsquelle 2 sowie ein Steuergerät 3, in welchem ein Mikrocontroller 4 aufgenom­ men ist. Jeder der elektromagnetischen Verbraucher 5, 6 bzw. 7 gemäß des Blockschaltbil­ des in Fig. 3 umfaßt einen vorzugsweise als schnellschaltenden Transistor ausgebildeten Schalter 10, 11 bzw. 12. Jeder der Transistoren 10, 11 bzw. 12 steht über eine Ansteuer­ leitung 13, 14 und 15 mit dem Steuergerät 3 in Verbindung und wird über dieses getaktet angesteuert. Reicht die Abschaltenergie eines abschaltenden elektrischen Aktuators 9 nicht aus, so können auch mehrere elektrische Aktuatoren 9 parallel zur Spannungsanhebung herangezogen werden. So kann eine Spannungserhöhung am elektrischen Aktuator 9 des elektromagnetischen Verbrauchers 5 dadurch herbeigeführt werden, daß diesem in Durch­ laßrichtung der Sperrdiode 16 gesehen die Spannung des elektrischen Aktuators 9 des elektromagnetischen Verbrauchers 7 sowie die Spannung des elektrischen Aktuators 9 im nicht numerierten elektromagnetischen Verbraucher aufgeschaltet ist. Dazu sind die Sperr­ dioden 16 parallel zum elektrischen Aktuator 9 des elektromagnetischen Verbrauchers 6 mit den Parallelschaltzweigen 24 bzw. 27 der erwähnten elektrischen Aktuatoren 9 ver­ bunden.

Eine Schaltspannungserhöhung am elektrischen Aktuator 9 des elektromagnetischen Ver­ brauchers 7, 6, d. h. der 2. Aktuatorstufe erfolgt durch Anlegen der Spannung am elektri­ schen Aktuator 9 des elektromagnetischen Verbrauchers 5 über den Parallelschaltzweig 24 bzw. Durchlaßrichtung der Diode 16 bzw. durch Anlegen der Spannung des elektrischen Aktuators 9 des nicht numerierten elektromagnetischen Verbrauchers. Jeder der Parallel­ schaltzweige 24, 25 bzw. 26 ist mit zwei Spannungsabgriffspunkten versehen, so daß ei­ nem jeden zwei elektrische Aktuatoren 9 zur Spannungserhöhung zugeordnet sind.

Zum Schutz gegen übermäßig hohe Einschaltspannungen werden die jeweiligen elektri­ schen Aktuatoren 9 im abgeschalteten Zustand, ohne daß der entsprechend zugeordnete Transistor leitend ist, über die als Z-Dioden ausgebildeten Schaltelemente 20, 21, 22 bzw. 23 entladen, wenn die Spannung über der erhöhten Einschaltspannung der elektrischen Aktuatoren 9 ansteigt. Analog zur Darstellung gemäß des Blockschaltbildes in Fig. 1 können die als Schalter fungierenden Transistoren 10, 11 oder 12 zwischenzeitlich auch abgeschaltet werden, solange nicht der jeweilige Abfallmindeststrom der elektrischen Ak­ tuatoren 9 unterschritten wird. Ebenso kann ein elektrischer Aktuator 9 zur Spannungser­ zeugung auch kurzzeitig eingeschaltet werden, solange nicht der Mindesteinschaltstrom überschritten wird.

Der Darstellung gemäß Fig. 4 ist ein Blockschaltbild mit einem Schaltelement zur Abfüh­ rung der Abschaltenergie elektrischer Aktuatoren in das Bordnetz eines Fahrzeugs zu ent­ nehmen.

Im Bordnetz 1 ist eine Spannungsquelle 2 aufgenommen, über welche zwei parallelge­ schaltete elektromagnetische Verbraucher 5 bzw. 6 sowie ein Steuergerät 3 u. a. mit einem Mikrocontroller 4 und zwei Treibern 33 bzw. 34 mit elektrischer Energie versorgt werden.

Jedem der elektromagnetischen Verbraucher 5 bzw. 6, im vorliegenden Falle einer 1. Ak­ tuatorstufe 5 und einer 2. Aktuatorstufe 6 ist ein analoger Schalter 30 zugeordnet, der im wesentlichen aus einer Sperrdiode 31 und einem zu dieser parallelgeschalteten Transistor 32 besteht. Jeder der in Fig. 4 schematisch dargestellten elektromagnetischen Verbraucher 5 bzw. 6 umfaßt einen elektrischen Aktuator 9, welchem jeweils eine Eingangsdiode 8 vorgeschaltet ist. Jedem der elektrischen Aktuatoren 9 ist eine Sperrdiode 16 parallelge­ schaltet. Analog zu den elektromagnetischen Verbrauchern 5, 6 und 7 der Blockschaltbil­ der gemäß den Fig. 1, 2 und 3 umfassen auch die in Fig. 4 wiedergegebenen elektro­ magnetischen Verbraucher 5 und 6 jeweils einen Transistor 10 bzw. 11, die als schnell­ schaltende Schalter wirken und über die Ansteuerleitungen 13 bzw. 14 vom Mikrocontrol­ ler 4 des Steuergerätes 3 in entsprechender Taktung angesteuert werden.

Gemäß des Blockschaltbildes in Fig. 4 wird bei abgeschaltetem Transistor 10 des am 1. elektromagnetischen Verbrauchers 5 und nicht aktiviertem elektrischen Aktuator 9 des weiteren elektromagnetischen Verbrauchers 6 die Abschaltenergie des elektrischen Aktua­ tors 9 im elektromagnetischen Verbraucher 5, d. h. der 1. Aktuatorstufe durch Aktivierung des Analogschalters 30 des elektromagnetischen Verbrauchers 5 über Treiber 33 bzw. 34 in das Bordnetz 1 eines Fahrzeugs zurückgespeist. Bei der Aktivierung des Transistors 11 im elektromagnetischen Verbraucher 6, d. h. der 2. Aktuatorstufe wird der Analogschalter 30 abgeschaltet bzw. nicht aktiviert, so daß die Abschaltenergie des elektrischen Aktuators 9 im elektromagnetischen Verbraucher 5 zur Spannungserhöhung am elektrischen Aktuator 9 des elektromagnetischen Verbrauchers 6, d. h. der 2. Aktuatorstufe 6 eingesetzt werden kann. Dies bedeutet, daß der elektrische Aktuator 9 schneller durchgeschaltet werden kann.

Mit den in den Fig. 1 bis 4 beispielhaft wiedergegebenen Blockschaltbildern sind Schaltungen charakterisiert, mit denen eine hohe Stelldynamik von induktiven Stellglie­ dern erzielt werden kann, um zum Beispiel Einspritzventile von luftverdichtenden Ver­ brennungskraftmaschinen, die elektromagnetische Verbraucher im Sinne der obigen Aus­ führungen darstellen, hochdynamisch ansteuern und damit betätigen zu können. Bisher zusätzlich benötigte Spannungswandler von kleineren, am Fahrzeug vorhandenen, Span­ nungsnetzen können entfallen ebenso wie zusätzlich einzusetzende Kondensatoren, die von getakteten Aktuatoren aufgeladen werden. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lö­ sung kann eine Spannungsversorgung realisiert werden, die eine signifikante Erhöhung der Einschaltspannung von induktiven Stellgliedern wie zum Beispiel stromdurchflossene elektrische Magnetspulen, die als elektrische Aktuatoren Einsatz finden, erzielt werden. Die Ein- und Abschaltung von elektromagnetischen Verbrauchern kann somit auf dem Wege der gegenseitigen Hochspannungserzeugung erfolgen, wobei die Spannungserhö­ hung zum Einschalten eines elektrischen Aktuators 9 zuvor durch die Speicherung bzw. Umleitung der induktiven Energie beim Abschaltvorgang eines anderen elektrischen Ak­ tuators 9 eingesetzt wird.

Bezugszeichenliste

1

Bordnetz

2

Spannungsquelle

3

Steuergerät

4

Mikrocontroller

5

1

. Aktuatorstufe (elektromagnetischer Verbraucher)

6

2

. Aktuatorstufe (elektromagnetischer Verbraucher)

7

3

. Aktuatorstufe (elektromagnetischer Verbraucher)

8

Eingangsdiode

9

elektrischer Aktuator

10

Transistor

11

Transistor

12

Transistor

13

Ansteuerleitung

14

Ansteuerleitung

15

Ansteuerleitung

16

Sperrdiode

17

Kondensator

18

Kondensator

19

Kondensator

20

Z-Diode

21

Z-Diode

22

Z-Diode

23

Z-Diode

24

Parallelschaltzweig

25

Parallelschaltzweig

26

Parallelschaltzweig

27

Parallelschaltzweig

30

Schaltelement

31

Sperrdiode

32

Transistor

33

1

. Treiber

34

2

. Treiber

Claims (16)

1. Verfahren zur Ansteuerung elektromagnetischer Verbraucher (5, 6, 7) eines Bordnet­ zes (1), welches eine Spannungsquelle (2) und ein Steuergerät (3) enthält, welches die elektromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) über diesen zugeordnete Schalter (10, 11, 12) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Abschalten eines oder mehrerer der elektromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) vorhandene induktive Energie zur Spannungsanhebung beim Einschalten der übrigen der elektromagnetischen Verbrau­ cher (5, 6, 7) eingesetzt oder bei Überschreiten einer erhöhten Einschaltspannung elektrischer Aktuatoren (9) über Schaltelemente (20, 21, 22, 23; 30, 33, 34) in das Bordnetz (1) eingespeist wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den elektromagneti­ schen Verbrauchern (5, 6, 7) zugeordneten Schalter (10, 11, 12) über das Steuergerät (3) zwischen ein- und ausgeschaltetem Zustand getaktet werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (3) die Taktung der Schalter (10, 11, 12) derart steuert, daß am elektrischen Aktuator (9) we­ der der Abfallmindeststrom unterschritten, noch der Mindesteinschaltstrom über­ schritten wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (10, 11, 12) über das Steuergerät (3) abgeschaltet werden, solange nicht der Abfallmindeststrom am elektrischen Aktuator (9) unterschritten wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (10, 11, 12) über das Steuergerät (3) eingeschaltet werden, solange nicht der Mindesteinschalt­ strom am elektrischen Aktuator (9) überschritten wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der beim Abschalten ein oder mehrerer der elektromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) vorhan­ denen induktiven Energie mehrere elektrische Aktuatoren (9) über Parallelschaltzwei­ ge (24, 25, 26, 27) parallelgeschaltet werden.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgeschalteten elektri­ schen Aktuatoren (9) und leitenden korrespondierenden Schaltern (10, 11, 12) bei Spannungen oberhalb einer erhöhten Einschaltspannung des elektrischen Aktuators (9) diese über als Z-Dioden ausgebildete Schaltelemente (20, 21, 22, 23) abfließen.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten der Öffnungsspannung der Z-Dioden (20, 21, 22, 23) die induktive Restenergie auf die elektrischen Aktuatoren (9) der elektromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) aufgeteilt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abschaltung eines Schalters (10) eines 1. elektromagnetischen Verbrauchers (5) und nicht aktiviertem elektrischen Aktuator (9) eines weiteren elektromagnetischen Verbrauchers (6) die Abschaltenergie des elektrischen Aktuators (9) des 1. elektromagnetischen Verbrau­ chers (5) durch Ansteuerung eines Schaltelementes (30) durch das Steuergerät (3) in das Bordnetz (1) zurückgespeist wird.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Aktivierung eines Schalters (11) der weiteren Aktuatorstufe (6) das Schaltelement (30) abgeschaltet wird, so daß die induktive Energie des elektrischen Aktuators (9) des elektromagnetischen Verbrauchers (5) zur Spannungserhöhung am elektrischen Aktuator (9) des weiteren elektromagnetischen Verbrauchers (6) eingesetzt wird.

11. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehrerer der Ansprü­ che 1 bis 10 mit einem Steuergerät (3), einer Spannungsquelle (2) sowie mehreren elektromagnetischen Verbrauchern (5, 6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß jedem elek­ tromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) ein vom Steuergerät (3) ansteuerbarer Schalter (10, 11, 12) und ein Speicher für elektrische Energie (17, 18, 19) zugeordnet sind.

12. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehrerer der Ansprü­ che 1 bis 10 mit einem Steuergerät (3), einer Spannungsquelle (2) sowie mehrerer elektromagnetischer Verbraucher (5, 6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß jedem elek­ tromagnetischen Verbraucher (5, 6, 7) jeweils eine als Zener-Diode als Schaltelement (20, 21, 22, 23) zugeordnet ist, deren Zenerspannung die Spannungsüberhöhung zu der Spannungsversorgung (2) festlegen.

13. Schaltung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Aktuato­ ren (9) mehrerer elektromagnetischer Verbraucher (5, 6, 7) über Parallelschaltzweige (24, 25, 26, 27) miteinander verbunden sind.

14. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gemäß eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10 mit einem Steuergerät (3), einer Spannungsquelle (2) sowie mit elektroma­ gnetischen Verbrauchern (5, 6), dadurch gekennzeichnet, daß jedem elektromagneti­ schen Verbraucher (5, 6) ein diesem mit dem Bordnetz (1) verbindendes Schaltelement (30) zugeordnet ist, über welches die Abschaltenergie eines elektrischen Aktuators (9) in das Bordnetz (1) zurückleitbar ist.

15. Schaltung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Abschaltung des Schaltelementes (30) die Abschaltenergie eines elektrischen Aktuators (9) zur Span­ nungserhöhung an einem weiteren elektrischen Aktuators (9) eines elektromagneti­ schen Verbrauchers (5, 6) eingesetzt wird.

16. Schaltung gemäß Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagneti­ scher Verbraucher zum Erzeugen einer Überspannung eingerichtet ist und diese Über­ spannung über die Leitungen (24, 25, 26, 27) anderen elektromagnetischen Verbrau­ chern für eine hochdynamische Ansteuerung zeitgerecht bereitgestellt wird.